这种10年来增长较快的芯片,有望再次爆发

从2009年到2019年,CMOS图像传感器(CIS)创造了连续十年增长的“不败神话”。销售额从2009年不足50亿美元,增长至2019年的184亿美元,是过去10年增长较快的半导体产品。根据IC Insight预测,车用CIS在2018—2023年的年复合增长率将达到29.7%,超过CIS的平均增速,是CIS增长很快的领域。而ADAS(先进驾驶辅助系统)/AV(自动驾驶汽车),推动车载摄像头从仅搭载后视摄像头的配置,向6个摄像头以上的ADAS,乃至多达16个摄像头的自动驾驶发展,将极大提升CIS用量,车用CIS的前景被广泛看好。

 

摄像头是汽车的“眼睛”,是构建汽车感知能力的基础。而车载摄像头中,CIS的成本占比在50%以上,是不折不扣的核心器件。

 

随着ADAS的普及,车载摄像头从后视发展为包含前视、侧视、环视、后视、内视的综合方案。Yole和华泰证券数据显示,2023年全球单车平均车载镜头数量将从2018年的1.7颗增加至3颗,而ADAS一般需要6个以上的摄像头。例如特斯拉Autopilot搭载了8个摄像头,包括窄视野、主视野、宽视野三个前视摄像头,位于车辆两侧B柱的两个侧方前视摄像头,监测车辆两侧后方盲区的两个侧方后视摄像头,以及辅助倒车的后视摄像头。不断上升的车载摄像头数量将迅速提升CIS的市场体量。

 

在自动驾驶领域,车用摄像头的数量有了进一步的提升。面向L4自动驾驶,通用的Cruise AV搭载了16个摄像头,华为推出的自动驾驶车载计算中心mdc600可以处理来自16个摄像头、6个毫米波雷达、16个超声波雷达和8个LiDAR的数据。

 

安森美半导体智能感知部大中华地区市场总监郗蕴侠在接受《中国电子报》记者采访时表示,车用领域随着ADAS和自动驾驶的需求日益增加,汽车智能化和自动化程度不断提升。因此需要利用安装于车上不同的CIS第一时间收集数据,进行车外和车内环境、物体的辨识和检测,让汽车尽快察觉潜在危险以采取相应的措施,提高汽车行驶安全。其中,摄像头不仅在汽车智能化和自动化进程中担当了汽车机器人‘眼睛’的功用,且远超越人眼的视觉,通过安装在汽车各个方向的摄像头实现自适应巡航控制、盲点检测、紧急制动、车道保持系统、泊车辅助、行人检测、信号检测以及舱内驾驶人员疲劳检测和乘客检测等功能。

 

相比手机等消费电子用CIS,车用CIS对性能和可靠性有着更严苛的要求,开发和认证门槛更高,涉及多项关键技术指标。赛迪智库集成电路研究所高级分析师麻尧斌向《中国电子报》记者表示,相比于消费电子领域,车用CIS对灵敏度、动态范围等性能有着更高的要求。车用CIS需要更出色的微光性能,相比消费电子70dB左右的动态范围,车用CIS动态范围一般大于100dB。此外,车用CIS对近红外、LED防抖、全局快门等技术有着更显著的需求。在产品开发应用上,车载CIS要满足车规级芯片标准。例如芯片要承受-40℃~105℃的温差较大的温度条件等,以满足AEC-Q100 2级行业标准。

 

郗蕴侠为记者详细列举了车用CIS的关键技术指标,包括高动态范围、消除LED闪烁、全局快门与红外响应、多种优化的色彩滤波阵列,以及可靠的封装技术和功能、网络安全。

 

其中,HDR是实现相机在特殊光照环境条件下正常工作的关键。例如,夜间路灯会和暗处行人形成对比,强光下隧道外亮处与隧道内暗处细节形成对比。如果没有HDR,只照顾了高光区域的曝光,暗部细节就会丢失;而照顾了暗部细节,高光部分就会曝光过度。

 

消除LED闪烁能避免CIS受到交通灯、车灯等LED光源的影响,导致采集的图像模糊不清,进而影响检测的准确性。因此,CIS要保证输出兼具HDR和消除LED闪烁的高保真图像,确保两者同时实现。

 

全局快门及红外响应用于驾驶人员检测。驾驶员监控相机要捕捉司机眼睛和头部动作,全局快门图像传感器可以捕捉快速运动,无拖影。具有红外响应的CIS,可以在红外条件下清晰地看到驾驶员眼睛。

 

多种优化的色彩滤波阵列用于适应不同应用和场景,用机器视觉的感知系统ADAS,实现更高的信噪比,以更好的检测和识别物体。

 

同时,车用CIS也要满足车规半导体的要求。首先,可靠的封装技术能保证器件在汽车生命周期使用的安全性,具有高质量的图像传感器芯片封装技术可以保证整个相机系统在高低温、湿度、压力、振动等恶劣环境下的可靠性、安全性和耐久性。其次,随着汽车行业复杂性的日益提升,人们加大了开发安全合规系统的力度。ADAS和自动驾驶L2以上的设计,需要符合ISO26262相应的ASIL标准,在功能安全方面有着更完善的安全机制,使系统功能安全设计更容易实现。再次,网络安全有助于确保整个系统运行的安全可靠,尤其当车身周围的多个摄像机连接到一个中央系统,数据和命令必须通过传感器与处理器之间的线路传输时。为确保图像传感器不被黑客侵袭,网络安全的机制在图像传感器实现是必不可少的。

 

中国汽车工业协会发布的月度汽车产销数据显示,今年6月,我国汽车产销分别实现232.5万辆和219.4万辆,同比增长22.5%和11.6%,创下6月单月销量的历史较好水平。高工智能产业研究院预测,2020年我国后视摄像头渗透率为50%,前视摄像头渗透率为30%,侧视摄像头渗透率为20%,内置摄像头渗透率为6%。这意味着我国车载摄像头市场还有巨大的增长空间。

 

在车载CIS领域,安森美的市场份额非常突出,其次是豪威,三星、索尼两个CIS大厂也在布局。同时,近日科创板上市申请获得受理的格科微,以及思特威、比亚迪等厂商也在车载CIS领域布局。

 

来源:中国电子报